(57)【要約】【課題】不具合を発生することなく入射光の波長変換を行うことにより、可視光の短波長領域の感度が高い固体撮像素子を提供する。【解決手段】シリコン層１に、フォトダイオードから成る光電変換部２が形成されて、画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成された固体撮像素子であって、少なくとも一部の画素において、光電変換部２の表面付近に、波長変換層３が形成され、この波長変換層３が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る固体撮像素子を構成する。【選択図】図１
2006245535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層に、フォトダイオードから成る光電変換部が形成されて、画素が構成され、
複数の前記画素が配置されて撮像領域が構成された固体撮像素子であって、
少なくとも一部の前記画素において、前記光電変換部の表面付近に、波長変換層が形成され、
前記波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記波長変換層が形成された前記画素において、前記波長変換層の周囲に、前記波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射する遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記遮光層が、一部が前記シリコン層に埋め込まれた配線層又は電極層により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記波長変換層が形成された、前記シリコン層の前記表面側の界面におけるダングリングボンドが終端化されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記ダングリングボンドが、炭素と窒素の化合物又は前記化合物のイオンによって終端化されていることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、
複数の前記画素が配置されて撮像領域が構成され、
前記シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、
前記光電変換領域に、前記シリコン層の裏面側より光が照射される構成の固体撮像素子であって、
少なくとも一部の前記画素において、前記光電変換領域が形成された部分の、前記シリコン層の前記裏面側の界面近傍に、波長変換層が設けられ、
前記波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項７】
前記波長変換層が形成された前記画素において、前記波長変換層の周囲に、前記波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射する遮光層が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記波長変換層が形成された、前記シリコン層の前記裏面側の界面におけるダングリングボンドが終端化されていることを特徴とする請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記ダングリングボンドが、炭素と窒素の化合物又は前記化合物のイオンによって終端化されていることを特徴とする請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
シリコン層に、フォトダイオードから成る光電変換部が形成されて、画素が構成され、複数の前記画素が配置されて撮像領域が構成された固体撮像素子を製造する方法であって、
前記シリコン層に前記光電変換部を形成する工程と、
前記シリコン層の前記光電変換部の表面付近に、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する工程と、
前記波長変換層が形成された、前記シリコン層の前記表面側の界面におけるダングリングボンドを終端化する工程とを少なくとも有する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】
前記ダングリングボンドを炭素と窒素の化合物又は前記化合物のイオンによって終端化することを特徴とする請求項１０に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】
シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、複数の前記画素が配置されて撮像領域が構成され、前記シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、前記光電変換領域に前記シリコン層の裏面側より光が照射される構成の固体撮像素子を製造する方法であって、
前記シリコン層に前記光電変換領域を形成する工程と、
少なくとも一部の前記画素において、前記光電変換領域が形成された部分の、前記シリコン層の前記裏面側の界面近傍に、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する工程と、
前記波長変換層が形成された、前記シリコン層の前記裏面側の界面におけるダングリングボンドを終端化する工程とを少なくとも有する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ダングリングボンドを炭素と窒素の化合物又は前記化合物のイオンによって終端化することを特徴とする請求項１２に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１４】
シリコン層に、フォトダイオードから成る光電変換部が形成されて、画素が構成され、
複数の前記画素が配置されて撮像領域が構成され、少なくとも一部の前記画素において、前記光電変換部の表面付近に、波長変換層が形成され、前記波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る固体撮像素子と、
撮像対象からの光を前記固体撮像素子に導く手段と、
前記固体撮像素子の駆動手段とを少なくとも備えた
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
前記固体撮像素子は、前記波長変換層が形成された前記画素において、前記波長変換層の周囲に、前記波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射する遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記固体撮像素子は、前記遮光層が、一部が前記シリコン層に埋め込まれた配線層又は電極層により形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、複数の前記画素が配置されて撮像領域が構成され、前記シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、前記光電変換領域に、前記シリコン層の裏面側より光が照射され、少なくとも一部の前記画素において、前記光電変換領域が形成された部分の、前記シリコン層の前記裏面側の界面近傍に、波長変換層が設けられ、前記波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る固体撮像素子と、
撮像対象からの光を前記固体撮像素子に導く手段と、
前記固体撮像素子の駆動手段とを少なくとも備えた
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１８】
前記固体撮像素子は、前記波長変換層が形成された前記画素において、前記波長変換層の周囲に、前記波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射する遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子及びその製造方法、並びに固体撮像素子を備えた撮像装置（カメラ等）に係わる。
【背景技術】
【０００２】
最近、固体撮像素子の多画素化に伴い、各画素のセルサイズが小さくなってきている。
その結果、各画素の単位面積当たりの受光量に対して感度が低下する傾向にある。
特に、短波長光の感度が低下する傾向が顕著であり、イメージセンサとして問題になってきている。
【０００３】
また、光電変換膜がシリコンで形成されるイメージセンサでは、シリコン自体の分光感度の影響により、一般的に可視光領域の短波長領域に対して感度が低くなる傾向にある。
このため、青色と緑色の感度の差が大きくなる。
【０００４】
このような問題に対して、解決方法が数多く考案されている。
【０００５】
最も本質的な改善方法は、光電変換面をシリコンで構成しないことである。
例えば、非晶質セレン系の材料等を、シリコン上に積層することが提案されている。
しかしながら、このようにシリコン上に他の材料を積層する場合には、安定して積層膜を形成するには技術的な課題が多い。
【０００６】
これに対して、シリコンで形成した光電変換膜から成る固体撮像素子の上部に、蛍光発光膜を形成する方法が数多く提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
この蛍光発光膜は、感度改善を図ろうとする所望の波長域に吸収があり、その波長域よりも長波長側であり光電変換膜での感度が高い波長域で発光する性質を有するため、光電変換膜の中で効率良く光電変換を行うことができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−３２６７６３号公報
【特許文献２】特開平４−３２２４６７号公報
【特許文献３】特開平１０−１５０１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１では、シリコン基板に受光領域を形成し、その上に、保護膜を介して、蛍光発光膜を形成した構成が示されている。
そして、蛍光発光膜は、感度を改善しようとしている所望の波長領域に吸収があり、その波長領域よりも長波長側で、且つ光電変換膜の感度が高い波長領域で発光する特徴を有している。
【０００９】
上記特許文献２では、シリコン基板に形成されたフォトダイオードの上に、薄膜層を介して、蛍光物質を含有するマイクロレンズを形成した構成が示されている。
このように構成することにより、感度を上げたい領域の光を、蛍光物質を含有するマイクロレンズで長波長側の光に波長変換すると共に、レンズ作用により効率良く集光することができる。
また、蛍光物質を含有するマイクロレンズの上に蛍光反射膜を設けることにより、波長変換した光をフォトダイオードの側に向かわせるようにしている。
【００１０】
上記特許文献３では、フォトダイオードの上層で遮光膜上端よりも下層に蛍光発光膜を形成した構成が示されている。
このように構成することにより、蛍光発光層で発光した光が隣接する画素のフォトダイオードに入射することを抑制することができる。
また、蛍光発光膜の上層に、蛍光発光膜の吸収波長（感度を上げたい光の領域）は透過して、発光波長は反射する干渉フィルタ（１層又は多層構造）を設けることにより、蛍光発光膜から発光した光を効率良く利用することが示されている。
また、フォトダイオードの光電変換膜領域を基板内により深く形成することにより、蛍光発光層から発光した光を効率良く利用することが示されている。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１及び上記特許文献２に示されている構造では、波長変換により発光した光が全方位に散乱するため、光電変換膜に入射しない分がロスになる。
また、隣接した画素の光電変換膜に入射した光は誤信号となるため、解像度が劣化するおそれがある。
【００１２】
一方、上記特許文献３に示されている構造では、遮光膜によって、波長変換により発光した光が隣接した画素の光電変換膜に入射することを防ぐことができる。
しかしながら、上記特許文献３において具体的に提案されている構造では、遮光膜まで形成した後に、フォトダイオードの上に蛍光発光膜を形成することになるため、製造工程が複雑になる。
【００１３】
さらに、蛍光発光層を形成した場合には、蛍光発光層からの不純物の拡散により、不具合を発生するおそれがある。例えば、不純物の金属元素がシリコン基板に拡散することにより、シリコン基板の表面に結晶欠陥や界面準位、欠陥準位を生じることが考えられる。
【００１４】
上述した問題の解決のために、本発明においては、不具合を発生することなく入射光の波長変換を行うことにより、可視光の短波長領域の感度が高い固体撮像素子及びその製造方法、並びにこの固体撮像素子を備えた撮像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の固体撮像素子は、シリコン層に、フォトダイオードから成る光電変換部が形成されて、画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成された固体撮像素子であって、少なくとも一部の画素において、光電変換部の表面付近に、波長変換層が形成され、この波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成るものである。
【００１６】
上述の本発明の固体撮像素子の構成によれば、シリコン層に、フォトダイオードから成る光電変換部が形成されて、画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成され、少なくとも一部の画素において、光電変換部の表面付近に、波長変換層が形成され、この波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成ることにより、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層が、可視光の短波長領域の光を吸収して、長い波長の光を発生する性質を有するため、シリコン層に形成された光電変換部における感度の低い可視光の短波長領域の光を、感度の高い長波長領域の光に変換して、感度良く光電変換することが可能になる。
即ち、可視光の短波長領域に対する感度を向上することができる。
また、波長変換層が、光電変換層が形成されているシリコン層と同じシリコン材料から成るため、従来の固体撮像素子の製造方法の延長で製造することが可能であり、また蛍光材料を使用した場合のように金属等の不純物が拡散して不具合を生じるおそれがない。
【００１７】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、シリコン層に、フォトダイオードから成る光電変換部が形成されて、画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成された固体撮像素子を製造する際に、シリコン層に光電変換部を形成する工程と、シリコン層の光電変換部の表面付近に、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する工程と、波長変換層が形成されたシリコン層の表面側の界面におけるダングリングボンドを終端化する工程とを少なくとも有するものである。
【００１８】
上述の本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、シリコン層の光電変換部の表面付近に、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する工程を有するので、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成することによって、可視光の短波長領域に対して高い感度を有する固体撮像素子を製造することができる。
また、波長変換層が形成されたシリコン層の表面側の界面におけるダングリングボンドを終端化する工程を有するので、シリコン層にあったダングリングボンドや、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する際に生じたダングリングボンドを、終端化して、波長変換層において短波長で励起された電子が非発光再結合する確率を低減することができるため、波長変換された（長波長の）光の発光効率を向上させることができる。これにより、可視光の短波長領域に対する感度をさらに向上させることが可能になる。
【００１９】
本発明の撮像装置は、シリコン層に、フォトダイオードから成る光電変換部が形成されて、画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成され、少なくとも一部の画素において、光電変換部の表面付近に、波長変換層が形成され、この波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る固体撮像素子と、撮像対象からの光を固体撮像素子に導く手段と、固体撮像素子の駆動手段とを少なくとも備えたものである。
【００２０】
上述の本発明の撮像装置の構成によれば、固体撮像素子と、撮像対象からの光を固体撮像素子に導く手段と、固体撮像素子の駆動手段とを少なくとも備え、固体撮像素子が上記本発明の固体撮像素子の構成であることにより、可視光の短波長領域に対する感度を向上することができるため、色再現性が良く、画質の良好な画像を得ることが可能になる。
【００２１】
上記本発明の固体撮像素子及び上記本発明の撮像装置において、固体撮像素子は、波長変換層が形成された画素において、波長変換層の周囲に、波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射する遮光層が設けられている構成とすることも可能である。
このような構成としたときには、遮光層によって、波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射することができるため、波長変換層から発生する光が、隣接する画素の光電変換部や信号電荷の転送路に入射しないようにすることができる。
【００２２】
さらに、遮光層が、一部がシリコン層に埋め込まれた配線層又は電極層により形成されている構成とすることも可能であり、このような構成としたときには、配線層又は電極層で遮光層を兼ねるため、これら配線層又は電極層とは別に遮光層を設けるよりも構成を簡略化することができる。
【００２３】
本発明の固体撮像素子は、シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成され、シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、光電変換領域に、シリコン層の裏面側より光が照射される構成の固体撮像素子であって、少なくとも一部の画素において、光電変換領域が形成された部分のシリコン層の裏面側の界面近傍に、波長変換層が形成され、この波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成るものである。
【００２４】
上述の本発明の固体撮像素子の構成によれば、シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成され、シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、光電変換領域に、シリコン層の裏面側より光が照射される構成であることにより、いわゆる裏面照射型構造の固体撮像素子が構成されている。
また、少なくとも一部の画素において、光電変換領域が形成された部分のシリコン層の裏面側の界面近傍に、波長変換層が形成され、この波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成ることにより、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層が、可視光の短波長領域の光を吸収して、長い波長の光を発生する性質を有するため、シリコン層に形成された光電変換領域における感度の低い可視光の短波長領域の光を、感度の高い長波長領域の光に変換して、感度良く光電変換することが可能になる。
即ち、可視光の短波長領域に対する感度を向上することができる。
また、波長変換層が、光電変換領域が形成されているシリコン層と同じシリコン材料から成るため、従来の固体撮像素子の製造方法の延長で製造することが可能であり、また蛍光材料を使用した場合のように金属等の不純物が拡散して不具合を生じるおそれがない。
【００２５】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成され、シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、光電変換領域にシリコン層の裏面側より光が照射される構成の固体撮像素子を製造する際に、シリコン層に光電変換領域を形成する工程と、少なくとも一部の画素において、光電変換領域が形成された部分の、シリコン層の裏面側の界面近傍に、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する工程と、波長変換層が形成された、シリコン層の裏面側の界面におけるダングリングボンドを終端化する工程とを少なくとも有するものである。
【００２６】
上述の本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、少なくとも一部の画素において、光電変換領域が形成された部分の、シリコン層の裏面側の界面近傍に、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する工程を有するので、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成することによって、可視光の短波長領域に対して高い感度を有する固体撮像素子を製造することができる。
また、波長変換層が形成された、シリコン層の裏面側の界面におけるダングリングボンドを終端化する工程を有するので、シリコン層にあったダングリングボンドや、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層を形成する際に生じたダングリングボンドを、終端化して、波長変換層において短波長で励起された電子が非発光再結合する確率を低減することができるため、波長変換された（長波長の）光の発光効率を向上させることができる。これにより、可視光の短波長領域に対する感度をさらに向上させることが可能になる。
【００２７】
本発明の撮像装置は、シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成され、シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、光電変換領域に、シリコン層の裏面側より光が照射される構成であって、少なくとも一部の画素において、光電変換領域が形成された部分のシリコン層の裏面側の界面近傍に、波長変換層が形成され、この波長変換層が、歪みシリコン又はナノスケールのシリコン粒子から成る固体撮像素子と、撮像対象からの光を固体撮像素子に導く手段と、固体撮像素子の駆動手段とを少なくとも備えたものである。
【００２８】
上述の本発明の撮像装置の構成によれば、固体撮像素子と、撮像対象からの光を固体撮像素子に導く手段と、固体撮像素子の駆動手段とを少なくとも備え、固体撮像素子が上記本発明の固体撮像素子の構成であることにより、可視光の短波長領域に対する感度を向上することができるため、色再現性が良く、画質の良好な画像を得ることが可能になる。
【００２９】
上記本発明の固体撮像素子及び上記本発明の撮像装置において、固体撮像素子は、波長変換層が形成された画素において、波長変換層の周囲に、波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射する遮光層が設けられている構成とすることも可能である。
このような構成としたときには、遮光層によって、波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射することができるため、波長変換層から発生する光が、隣接する画素の光電変換領域に入射しないようにすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の固体撮像素子及び撮像装置の構成によれば、シリコン層に光電変換部を形成した場合に問題となる可視光領域の短波長成分の感度を向上させることができる。
これにより、画素が微細化されても、充分な感度を得ることが可能になる。
従って、画素の微細化を図り、多画素化や小型化を図ることが可能になる。
【００３１】
また、本発明によれば、光電変換部と同じ材料のシリコンで波長変換層を構成するため、蛍光材料等の他の材料を付加する必要がなく、従来の固体撮像素子の製造方法の延長で製造することが可能であり、蛍光材料のように不具合を生じるおそれがない。
従って、感度の良好な固体撮像素子を、安価に歩留まり良く製造することが可能である。
【００３２】
特に、固体撮像素子の波長変換層が形成された画素において、波長変換層の周囲に、波長変換層の発光波長及びその近傍の波長の光を吸収又は反射する遮光層が設けられている構成としたときには、波長変換層で発生した光が隣接する画素や信号電荷の転送路に入射して誤信号を発生することを防止することができる。
【００３３】
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、固体撮像素子の可視光の短波長領域に対する感度をさらに向上させることが可能になるため、可視光領域の短波長成分の感度のさらに高い固体撮像素子を製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
第１の本発明においては、固体撮像素子の少なくとも一部の画素において、画素を構成する光電変換部（フォトダイオード）のシリコン層の表面付近に、波長変換層が形成された構成とする。
また、波長変換層は、歪みシリコン層又はナノスケールのシリコン粒子から成り、即ちシリコン材料により形成されている構成とする。
【００３５】
即ち、第１の本発明では、図１の概略断面図に示すように、シリコン層１に形成された、受光センサ部の光電変換領域２の表面近傍に、波長変換層３を設ける。
【００３６】
シリコン層１としては、シリコン基板、シリコン基板上にエピタキシャル成長させた半導体エピタキシャル層、その他基板上に堆積されたシリコン層（多結晶層や非晶質層を含む）が挙げられる。
【００３７】
波長変換層３は、上述のように、歪みシリコン層から成る構成、或いはナノスケールのシリコン粒子から成る構成とする。
これら歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子は、従来の波長変換層に用いられていた蛍光材料と同様に、短い波長の光を吸収してより長い波長の光を発生する、即ち入射光を波長変換して出力する性質を有している。
例えば、ナノスケールのシリコン粒子は、量子効果によるバンド構造の変化により、擬似直接遷移型の特徴を示し、室温で発光する性質を有する。また、シリコン粒子のスケールを制御することにより、吸収波長領域及び発光波長領域を制御することが可能である。
【００３８】
なお、波長変換層３は、光電変換領域の形成されたシリコン層１の、表面から数十ｎｍの深さまでに形成することが望ましい。
【００３９】
また、第１の本発明の固体撮像素子のより好ましい形態としては、図２の概略断面図に示すように、波長変換層３の周囲に遮光層４を設ける。
この遮光層４は、波長変換層３で発生する光の波長及びその近傍の波長の光に対して、吸収又は反射する性質を有する材料で構成する。
このように、波長変換層３の周囲に遮光層４を設けることにより、波長変換層３で発生した光が、隣接する他の画素の光電変換領域２や信号電荷の転送路に入射することを防ぐことができる。
【００４０】
図２に示す遮光層４は、例えば、シリコン層１をエッチングして凹部や穴を形成し、凹部や穴に遮光層４の材料を埋め込むことにより製造することができる。
また、図示しないが、シリコン層に埋め込まれて形成された、電極層又は配線層を、この遮光層として用いることも可能である。
【００４１】
そして、上述した構成の第１の本発明の固体撮像素子を備えて、撮像装置、例えばスチルカメラやビデオカメラ等のカメラを構成することができる。
固体撮像素子と、撮像対象からの光を固体撮像素子に導く手段（例えば、レンズ等の光学系）と、固体撮像素子の駆動手段（駆動回路等）とを少なくとも備えて撮像装置を構成する。
さらに、必要に応じて、その他の手段も設ける。例えば、撮像装置内で固体撮像素子により得られた画像信号の信号処理を行う必要がある場合には、信号処理回路等の信号処理手段を設ける。
【００４２】
第２の本発明においては、シリコン層内に光電変換領域が形成されて画素が構成され、複数の画素が配置されて撮像領域が構成され、シリコン層の表面側に設けられた絶縁層内に配線層が形成され、光電変換領域にシリコン層の（配線層とは反対側の）裏面側より光が照射される構成の固体撮像素子、即ちいわゆる裏面照射型構造を有する固体撮像素子を構成する。
【００４３】
このように裏面照射型構造としたことにより、配線層によって入射光が遮られることがないため、光電変換領域に入射する光を多くして、感度を向上することができる。
【００４４】
そして、第２の本発明では、裏面照射型構造の固体撮像素子の少なくとも一部の画素において、画素を構成する光電変換領域が形成された部分の、シリコン層の裏面側の界面近傍に、波長変換層が形成された構成とする。
また、波長変換層は、歪みシリコン層又はナノスケールのシリコン粒子から成り、即ちシリコン材料により形成されている構成とする。
即ち、第２の本発明の構成は、第１の本発明の波長変換層を、裏面照射型構造に適用した構成とも考えることができる。
【００４５】
光電変換領域が形成されたシリコン層としては、シリコン基板や半導体エピタキシャル層、その他のシリコン層（多結晶層や非晶質層を含む）が挙げられる。
【００４６】
波長変換層は、上述のように、歪みシリコン層から成る構成、或いはナノスケールのシリコン粒子から成る構成とする。
これら歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子は、従来の波長変換層に用いられていた蛍光材料と同様に、短い波長の光を吸収してより長い波長の光を発生する、即ち入射光を波長変換して出力する性質を有している。
例えば、ナノスケールのシリコン粒子は、量子効果によるバンド構造の変化により、擬似直接遷移型の特徴を示し、室温で発光する性質を有する。また、シリコン粒子のスケールを制御することにより、吸収波長領域及び発光波長領域を制御することが可能である。
【００４７】
なお、波長変換層は、光電変換領域が形成されたシリコン層の、裏面側の界面から数十ｎｍの深さまでに形成することが望ましい。
【００４８】
また、第２の本発明の固体撮像素子において、より好ましくは、波長変換層の周囲に遮光層を設ける。
この遮光層は、波長変換層で発生する光の波長及びその近傍の波長の光に対して、吸収又は反射する性質を有する材料で構成する。
このように、波長変換層の周囲に遮光層を設けることにより、波長変換層で発生した光が、隣接する他の画素の光電変換領域に入射することを防ぐことができる。
このような遮光層は、例えば、シリコン層をエッチングして凹部や穴を形成し、凹部や穴に遮光層の材料を埋め込むことにより製造することができる。
【００４９】
そして、上述した構成の第２の本発明の固体撮像素子を備えて、撮像装置、例えばスチルカメラやビデオカメラ等のカメラを構成することができる。
固体撮像素子と、撮像対象からの光を固体撮像素子に導く手段（例えば、レンズ等の光学系）と、固体撮像素子の駆動手段（駆動回路等）とを少なくとも備えて撮像装置を構成する。
さらに、必要に応じて、その他の手段も設ける。例えば、撮像装置内で固体撮像素子により得られた画像信号の信号処理を行う必要がある場合には、信号処理回路等の信号処理手段を設ける。
【００５０】
続いて、第１の本発明の具体的な実施の形態を説明する。
第１の本発明の一実施の形態として、固体撮像素子の概略構成図を図３及び図４に示す。図３は平面図、図４は図３のＡ−Ａにおける断面図（一画素の断面図）を示している。
本実施の形態は、本発明をＣＣＤ固体撮像素子に適用したものである。
【００５１】
図３に示すように、この固体撮像素子は、マトリクス状（行列状）に配置された受光センサ部１２の各列の一側に、垂直転送レジスタ１３が形成されて、撮像領域１１が構成されている。
受光センサ部１２は、それぞれ画素を構成するものであり、本実施の形態では、１画素に１つずつ設けられている。
撮像領域１１外においては、垂直転送レジスタ１３の一端に接続して水平転送レジスタ１４が設けられ、水平転送レジスタ１４の一端に出力部１５が設けられている。
【００５２】
図４の断面図に示すように、シリコン基板１に、Ｎ型の半導体領域から成る光電変換領域２が形成されていることにより、受光センサ部１２を構成するフォトダイオードが形成されている。
【００５３】
受光センサ部１２と図中右側の垂直転送レジスタ１３の間には、Ｐ型（Ｐ＋）のチャネルストップ領域６が形成されている。また、受光センサ部１（１２，１３）と左側の垂直転送レジスタ２との間は、読み出しゲート部１６となり、この読み出しゲート１６部を通じて、受光センサ部１２の光電変換領域２から垂直転送レジスタ１３の転送チャネル領域５に信号電荷が読み出される。
転送電極７は、チャネルストップ領域６及び読み出しゲート部１６上にわたって形成されている。
【００５４】
また、垂直転送レジスタ１３は、シリコン基板１内に形成された転送チャネル領域５と、ゲート絶縁膜と、転送電極（電荷転送電極）７とにより構成される。
転送電極７上には、層間絶縁膜を介して遮光膜８が形成されている。この遮光膜８は、受光センサ部１２の光電変換領域２上に開口が形成されている。
【００５５】
さらに、遮光膜８よりも上方には、層内レンズ２１、カラーフィルタ２２、オンチップレンズ２３が形成されている。
オンチップレンズ２３は、固体撮像素子に入射した光を収束させて受光センサ部１２の光電変換領域２に集めるものである。
カラーフィルタ２２は、画素毎に所定の色のフィルタが設けられている。
層内レンズ２１は、周囲の絶縁層よりも屈折率の高い材料により形成され、入射した光をさらに収束させて受光センサ部１２の光電変換領域２に効率良く集めるものである。
【００５６】
本実施の形態では、特に、光電変換領域２が形成されている受光センサ部１２において、シリコン基板１の表面近傍に、波長変換層３が形成されている。
そして、この波長変換層３を、波長の短い光を吸収して、波長の長い光を発光する性質を有するシリコン材料により構成する。これにより、可視光の短波長領域に対する感度を向上することができる。このような性質を有するシリコン材料としては、前述した歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子を用いることができる。
このようなシリコン材料は、例えば３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの入射光に対して強い吸収を有し、粒子等のサイズに依存した５００ｎｍ〜７００ｎｍの発光をする。この長波長領域に変換された光は、光電変換領域２内で吸収される。
従って、波長変換層３を設けたことにより、従来は感度の低かった３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの入射光からも充分な信号電荷を得ることができ、可視光の短波長領域の感度を向上することができる。
【００５７】
なお、波長変換層３は、全ての画素に形成する必要はなく、感度を向上させたい画素、例えば青色領域の画素のみに形成することも有効である。
【００５８】
本実施の形態の固体撮像素子は、例えば次のようにして、製造することができる。
まず、従来の固体撮像素子の製造方法と同様にして、シリコン基板１に、転送チャネル領域５や光電変換領域２を形成すると共に、転送電極７や遮光膜８等の各層を形成する。
【００５９】
次に、厚膜レジストを用いて、受光センサ部１２の光電変換領域２の上方の遮光膜８に形成された、開口領域以外の場所を覆う。
続いて、遮光膜８に形成された開口を通じて、光電変換領域２の表面近傍（表面から１００ｎｍ以内）に、歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層３を形成する。
【００６０】
波長変換層３は、例えば、不活性イオン（Ａｒ，Ｎｅ等）や活性イオン（Ｐ，Ｂ，Ｓｉ等）を用いて、シリコン層１に対してイオンインプランテーションを行うことにより、形成することができる。
このとき、使用するイオンの種類に対応して、適切な加速電圧とドーズ量とを選定することにより、波長変換層３として、表面近傍に１ｎｍ〜１０ｎｍの厚さのシリコン発光層を形成することができる。例えば、加速電圧を１５ｋｅＶとし、通常の半導体領域をイオンインプランテーションで形成する場合と比較してドーズ量を１０１５／ｃｍ２と多くする。
【００６１】
歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子は、その粒子等のサイズに依存したバンドギャップの変化を示し、サイズにより吸収領域や発光領域が変化する。
そのため、イオンインプランテーションの条件を変更すれば、容易に感度を上げたい波長領域を変更することができる。
【００６２】
続いて、例えば５００℃・３０分で、高温熱処理工程を行うことにより、波長変換層３を結晶化させて安定化させる。
【００６３】
その後は、従来の固体撮像素子の製造方法と同様にして、層内レンズ２１、カラーフィルタ２２、オンチップレンズ２３を形成する。
このようにして、図４に示した構成の固体撮像素子を製造することができる。
【００６４】
上述の本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、光電変換領域２の表面近傍に波長変換層３が設けられていることにより、分光感度の低い、可視光の短波長領域の入射光を、波長変換層３により（分光感度の高い）長い波長に変換することができる。
これにより、可視光の短波長領域の入射光を充分に光電変換領域２に吸収させることができるため、可視光の短波長領域の入射光に対する感度を向上することができる。
【００６５】
また本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、波長変換層３が、歪みシリコン層又はナノスケールのシリコン粒子から形成されていて、シリコンにより形成されていることから、高価な材料を用いる必要がなく、またシリコン層１に対する不純物（金属元素等）を含まないように形成することが可能である。
これにより、短波長領域に対しても高い感度を有する固体撮像素子を、比較的安価に製造することが可能である。また、不純物による影響を回避することができるため、特性が良好で信頼性の高い固体撮像素子を実現することができ、良好な特性を有する固体撮像素子を歩留まり良く製造することが可能になる。
【００６６】
そして、本実施の形態の固体撮像素子の構成により、画素が微細化されても、充分な感度を得ることが可能になる。
従って、画素の微細化を図り、多画素化や小型化を図ることが可能になる。
【００６７】
次に、第１の本発明の他の実施の形態として、固体撮像素子の概略構成図（断面図）を図５に示す。
本実施の形態は、転送電極７をシリコン層１に埋め込んで形成した構成（埋め込み転送電極）である。
図５に示すように、シリコン層１に凹部が形成され、この凹部内にゲート絶縁膜を介して転送電極７が形成されている。
【００６８】
また、転送電極７の上方を覆っている遮光膜８が、シリコン層１に埋め込まれた転送電極７の側方まで延在されているため、波長変換層３の周囲に遮光膜８がある。
これにより、この波長変換層３の周囲に延在する遮光膜８を、図２に示した遮光層４として作用させて、波長変換層３で発生した光が隣接する画素や転送チャネル領域５に入射することを防ぐことが可能になる。
【００６９】
なお、図５では、転送電極７全体がシリコン層１に埋め込まれているが、転送電極７の一部がシリコン層１に埋め込まれた構成としてもよい。
【００７０】
本実施の形態の固体撮像素子は、例えば、次のようにして製造することができる。
シリコン層１にエッチング等により凹部を形成する。
次に、この凹部内に、ゲート絶縁膜を介して転送電極７を所定のパターンで形成する。
さらに、転送電極７の上に、層間絶縁層を介して遮光膜８を形成する。このとき、転送電極７の受光センサ部１２側にも延在して遮光膜８が形成されるようにする。
続いて、受光センサ部１２上の遮光膜８に開口を形成する。
その後は、図４に示した先の実施の形態の固体撮像素子の製造工程と同様にして、図５に示す本実施の形態の固体撮像素子を製造することができる。
【００７１】
上述の本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、先の実施の形態と同様に、光電変換領域２の表面近傍に波長変換層３が設けられていることにより、可視光の短波長領域の入射光に対する感度を向上することができる。
また、短波長領域に対しても高い感度を有する固体撮像素子を、比較的安価に製造することが可能である。また、不純物による影響を回避することができるため、特性が良好で信頼性の高い固体撮像素子を実現することができ、良好な特性を有する固体撮像素子を歩留まり良く製造することが可能になる。
【００７２】
そして、本実施の形態の固体撮像素子の構成により、画素が微細化されても、充分な感度を得ることが可能になる。
従って、画素の微細化を図り、多画素化や小型化を図ることが可能になる。
【００７３】
さらに、本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、遮光膜８が転送電極７の側方にも延在していることにより、受光センサ部１２の光電変換領域２の表面近傍に形成された波長変換層３の周囲を遮光膜８の延在した部分が囲っている。
これにより、遮光膜８の延在した部分を、図２に示した遮光層４と同様に作用させて、波長変換層３により発生した光が、隣接する他の画素の光電変換領域２や転送チャネル領域５に入射することを防ぐことができる。
【００７４】
次に、第１の本発明のさらに他の実施の形態として、固体撮像素子の概略構成図（断面図）を図６に示す。
本実施の形態は、図２に示した遮光層４を設けた構成である。
図６に示すように、波長変換層３の周囲に遮光層４が形成されている。
遮光層４の材料には、波長変換層３から発生する光の波長及びその近傍の波長の光に対して、吸収又は反射する性質の材料を用いる。これにより、波長変換層３から発生する光が隣接する画素や転送チャネル領域５に入射しないようにすることもできる。
その他の構成は、図４に示した実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７５】
なお、遮光層４には、転送電極７上にある遮光膜８と同じ材料を使用してもよい。
【００７６】
本実施の形態の固体撮像素子を製造するには、例えば、光電変換領域２の周囲のシリコン層１に、ドライエッチングで溝を形成し、続いて、この溝内に、ＣＶＤ法により、遮光層４の材料を埋め込む。
その他の工程は、図４に示した先の実施の形態の固体撮像素子の製造工程と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
上述の本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、先の実施の形態と同様に、光電変換領域２の表面近傍に波長変換層３が設けられていることにより、可視光の短波長領域の入射光に対する感度を向上することができる。
また、短波長領域に対しても高い感度を有する固体撮像素子を、比較的安価に製造することが可能である。また、不純物による影響を回避することができるため、特性が良好で信頼性の高い固体撮像素子を実現することができ、良好な特性を有する固体撮像素子を歩留まり良く製造することが可能になる。
【００７８】
そして、本実施の形態の固体撮像素子の構成により、画素が微細化されても、充分な感度を得ることが可能になる。
従って、画素の微細化を図り、多画素化や小型化を図ることが可能になる。
【００７９】
さらに、本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、遮光層４が波長変換層３の周囲に形成されていることにより、波長変換層３により発生した光が、隣接する他の画素の光電変換領域２や転送チャネル領域５に入射することを防ぐことができる。
【００８０】
次に、第１の本発明の別の実施の形態として、固体撮像素子の概略構成図（断面図）を図７に示す。
本実施の形態においては、受光センサ部１２において、シリコン基板１の上にさらに略半球状のシリコン層１７が積層され、この略半球状のシリコン層１７の表面近傍に、シリコンから成る波長変換層１８が形成されている。
その他の構成は、図４に示した実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態の固体撮像素子は、例えば次のようにして製造することができる。
光電変換領域２が形成された受光センサ部１２のシリコン層１の上に、ＣＶＤ法によりシリコン層１７を積層（堆積）する。
次に、堆積したシリコン層１７を高温熱処理により結晶化させる。
そして、シリコン層１７の表面近傍に、イオンインプランテーションによって、シリコンから成る波長変換層１８を形成する。
その後、高温熱処理（例えば５００℃で３０分）を行うことにより、波長変換層１８を安定化させる。
その他の製造工程は、先の実施の形態の製造工程と同様にして、固体撮像素子を製造することができる。
【００８２】
上述の本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、光電変換領域２の上方に形成された略半球状のシリコン層１７表面近傍に、シリコンから成る波長変換層１８が設けられていることにより、この波長変換層１８によって先の実施の形態と同様に、可視光の短波長領域の入射光に対する感度を向上することができる。
また、短波長領域に対しても高い感度を有する固体撮像素子を、比較的安価に製造することが可能である。また、不純物による影響を回避することができるため、特性が良好で信頼性の高い固体撮像素子を実現することができ、良好な特性を有する固体撮像素子を歩留まり良く製造することが可能になる。
【００８３】
そして、本実施の形態の固体撮像素子の構成により、画素が微細化されても、充分な感度を得ることが可能になる。
従って、画素の微細化を図り、多画素化や小型化を図ることが可能になる。
【００８４】
また、本実施の形態の固体撮像素子では、波長変換層１８がシリコン層１よりも上方にあり、転送電極７上の遮光膜８の転送電極７の側方に延在する部分が、波長変換層１８を囲う形になっている。
これにより、遮光膜８の延在した部分を、図２に示した遮光層４と同様に作用させて、波長変換層１８により発生した光が、隣接する他の画素の光電変換領域２や転送チャネル領域５に入射することを防ぐことができる。
【００８５】
次に、第１の本発明のさらに別の実施の形態として、固体撮像素子の概略構成図（断面図）を図８に示す。
本実施の形態においては、受光センサ部１２において、光電変換領域２の上部に、Ｐ型（Ｐ＋）の正電荷蓄積領域１９を設けており、この正電荷蓄積領域１９とシリコン基板１の表面との間に、シリコンから成る波長変換層３を設けている。
その他の構成は、図４に示した実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００８６】
本実施の形態の固体撮像素子では、光電変換領域２の上部に正電荷蓄積領域１９を設けたことにより、シリコン層１の表面近傍の界面準位等に起因する暗電流を抑制することができる。
そして、このように正電荷蓄積領域１９を設けた構成においても、本発明を適用して、波長変換層３を設けることができる。
【００８７】
上述の各実施の形態では、いずれも、本発明をＣＣＤ固体撮像素子に適用したが、その他の構成の固体撮像素子にも本発明を適用することができる。
例えば、ＣＣＤ構造以外の電荷転送部を有する固体撮像素子、ＭＯＳ型やＣＭＯＳ型の固体撮像素子にも、同様に、本発明を適用することが可能である。
【００８８】
また、ＭＯＳ型やＣＭＯＳ型の固体撮像素子に適用する場合には、図５に示した実施の形態の構成で転送電極をシリコン基板に埋め込んだ代わりに、ゲート電極や配線層をシリコン基板（又はシリコン層）に埋め込むことも可能である。そして、埋め込む電極層や配線層の材料を選定することにより、遮光層として作用させることができる。
【００８９】
ところで、上述した第１の本発明の固体撮像素子を製造する際には、波長変換層としてナノスケールのシリコン層や歪んだシリコン層をイオン注入によって形成するが、このとき、ＳｉＯ２／Ｓｉの界面付近にダングリングボンドが形成されることがある。
このように、界面にダングリングボンドが形成されると、入射光で励起された電子（波長変換層及びその近傍で生成された電子）が界面準位にトラップされて非発光再結合を生じてしまい、波長変換層で充分な発光効率を得られなくなるおそれがある。そして、この場合、波長変換層を形成することで本来得られるはずである、光電変換領域での変換効率向上を充分に達成できなくなるため、波長変換層による感度を向上する効果が充分に得られなくなる。
【００９０】
そこで、シリコン層の界面付近に生じたダングリングボンドを終端化させて、界面準位を低減させるようにする。
そして、好ましくは、終端化処理工程として、水素アニール処理もしくはシアン処理を行う。
これら水素アニール処理及びシアン処理の他にも、例えばフッ素を用いても終端化処理が可能であるが、フッ素は危険性が大きく取り扱いが難しいという欠点がある。
【００９１】
終端化処理の処理方法としては、以下の方法が挙げられる。
（１）水素雰囲気中にて、水素アニール処理を行う。
（２）シアン（ＣＮ）を含む雰囲気中にて、シアン処理を行う。
（３）シアン（ＣＮ）を含む雰囲気中にてＣＮプラズマを発生させて、シアン処理を行う。
（４）シアンを含有する溶液に浸して、シアン処理を行う。
（５）シアンを含有する溶液を、表面に塗布又は滴下して、シアン処理を行う。
（６）炭素Ｃと窒素Ｎとを含んだイオンを注入して、シアン処理を行う。
【００９２】
これらの方法等により、水素アニール処理又はシアン処理を行うことにより、波長変換層が形成されたシリコン層に対して、ダングリングボンドを、Ｓｉ−Ｈ結合又はＳｉ−ＣＮ結合によって終端化させることができる。
これにより、シリコン層の表面付近の界面準位を低減することができるため、波長変換層において短波長で励起された電子が非発光再結合する確率を低減して、波長変換された（長波長の）光の発光効率を向上させることができ、可視光の短波長領域に対する感度をさらに向上させることが可能になる。
【００９３】
そして、図４〜図８にそれぞれ示した、第１の本発明の固体撮像素子の各実施の形態を製造する際においても、波長変換層３を形成した後に、終端化処理工程を行うことにより、シリコン層１の界面付近に生じたダングリングボンドを終端化させて、界面準位を低減させることができる。
【００９４】
ここで、図４に示した固体撮像素子の実施の形態を製造する場合の終端化処理工程を、図９及び図１０を参照して説明する。
【００９５】
まず、図４の固体撮像素子の製造工程の一部を示す工程図を、図９Ａ〜図９Ｃに示す。
図９Ａに示すように、シリコン層１に、光電変換領域２、転送チャネル領域５、並びにチャネルストップ領域６が形成され、シリコン層１の表面にＳｉＯ２層９が形成されている。また、シリコン層１上に、ＳｉＯ２層（ゲート絶縁膜）を介して、転送電極７が形成されている。なお、ＳｉＯ２層９は、図４では上層のＳｉＯ２層と明確な境界が区別しにくいため図示を省略している。
次に、図９Ａに示す状態から、例えば前述した厚膜レジストをマスクとして用いたイオンインプランテーションを行うことにより、図９Ｂに示すように、光電変換領域２の上方のシリコン層１の表面付近に、波長変換層３を形成する。
その後、必要に応じて、高温熱処理工程を行うことにより、波長変換層３を結晶化させて安定化させる。
次に、図９Ｃに示すように、転送電極７の上方に遮光膜８を形成する。
【００９６】
そして、終端化処理工程を行う場合には、図９Ｂの波長変換層３を形成する工程と、図９Ｃの遮光膜８を形成する工程との間に、終端化処理工程を組み込む。
また、波長変換層３を結晶化させて安定化させる高温熱処理工程を行う場合には、高温熱処理工程の後に、終端化処理工程を行う。
なお、遮光膜８を形成した後に、終端化処理工程を組み込んでもよい。
【００９７】
図９Ｂと図９Ｃとの間に組み込む終端化処理工程の各形態を、図１０Ａ〜図１０Ｅにそれぞれ示す。
【００９８】
図１０Ａに示す工程は、水素アニール処理を行う場合である。
水素雰囲気中に基板を設置することにより、図１０Ａに示すように、波長変換層３が形成されたシリコン層１に対して、水素（Ｈ２）雰囲気１０１から、ＳｉＯ２層９を通じて、水素を供給する。
これにより、ダングリングボンドをＳｉ−Ｈ結合によって終端させることができる。
【００９９】
図１０Ｂに示す工程は、ＣＮプラズマを用いてシアン処理を行う場合である。
シアン（ＣＮ）を含むガス雰囲気中でＣＮプラズマを発生させることにより、図１０Ｂに示すように、波長変換層３が形成されたシリコン層１に対して、ＣＮプラズマ１０２によってシアン処理を行う。
このとき、基板を加熱処理してもよい。
シアン処理の条件は、例えば、基板温度を６０〜３００℃、圧力を１．３３〜６６５Ｐａの範囲とする。
【０１００】
図１０Ｃに示す工程は、シアンを含有する溶液に浸してシアン処理を行う場合である。
図１０Ｃに示すように、基板全体を、シアンを含有する溶液（シアン溶液）１０３に浸すことにより、波長変換層３が形成されたシリコン層１に対してシアン処理を行う。
シアン溶液としては、例えばＨＣＮ溶液、又はクラウンエーテルを含むシアン溶液を用いることができる。
特に、クラウンエーテルを含むシアン溶液を用いると、クラウンエーテルがシアン溶液のカチオン（カリウムイオン等）と錯体を形成するため、シリコン層１・ＳｉＯ２層９・転送電極７等にカチオンが残ってしまうことを抑制する効果がある。
シアン処理の条件としては、例えば、シアン溶液１０３の液温を室温〜１００℃、処理時間を１０秒〜３０分の範囲とする。
【０１０１】
図１０Ｄに示す工程は、シアンを含有する溶液を塗布又は滴下してシアン処理を行う場合である。
基板を回転させながら、図１０Ｄに示すように、シアンを含有する溶液（シアン溶液）１０３を、基板表面に対して、流し込んで塗布する、又は滴下する。これにより、波長変換層３が形成されたシリコン層１に対してシアン処理を行うことができる。
この場合も、シアン溶液としては、例えばＨＣＮ溶液、又はクラウンエーテルを含むシアン溶液を用いることができる。また特に、クラウンエーテルを含むシアン溶液を用いると、シアン溶液のカチオン（カリウムイオン等）が残ってしまうことを抑制する効果がある。
シアン処理の条件としては、基板表面にシアン溶液１０３を流し込む場合は、例えば、基板の回転を５０ｒｐｍ、時間を１０秒〜３０分の範囲内とする。基板表面にシアン溶液１０３を滴下する場合には、例えば、時間を１０分とする。
【０１０２】
図１０Ｅに示す工程は、炭素Ｃと窒素Ｎとを含むイオンを注入することによりシアン処理を行う場合である。
図示しないマスクを用いて、図１０Ｅに示すように、波長変換層３が形成された部分のシリコン層１に対して、炭素Ｃと窒素Ｎとを含むイオン１０４を注入して、シアン処理を行う。
この場合、炭素Ｃと窒素Ｎとは、同時にイオン注入してもよく、またいずれか一方を先にして順次注入してもよい。
【０１０３】
なお、終端化処理として水素アニール処理を行った場合には、一般的に、５５０〜６００℃でＳｉ−Ｈ結合が切れてしまうため、製造工程中に高温の工程があると、シリコン層１の界面のダングリングボンドを完全に終端させることができなかったり、水素アニールで一旦終端化させたダングリングボンドが復活したりすることがある。
また、使用環境（湿度、温度、紫外線、水や他の物質の接触）等により、Ｓｉ−Ｈ結合が切れてしまう場合もある。
【０１０４】
これに対して、終端化処理としてシアン処理を行った場合には、エネルギー的に安定であり、高温でもダングリングボンドとの結合（Ｓｉ−ＣＮ結合）が切断されないため、その後の製造工程（特に５５０℃〜８００℃の高温の工程）や固体撮像素子の使用時における、ダングリングボンドの再発生を抑制することができる。
これにより、高温の工程を行うことが可能になり、製造工程の自由度を高めることができる。
【０１０５】
続いて、第２の本発明の具体的な実施の形態を説明する。
第２の本発明の固体撮像素子の一実施の形態の概略構成図（断面図）を図１１に示す。
本実施の形態は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子に適用したものである。
【０１０６】
本実施の形態の固体撮像素子５１では、図１１に示すように、単結晶のシリコン層（半導体基体）５２内にフォトダイオードを構成する光電変換領域６０が形成され、１つの光電変換領域６０と、ゲート電極５４から成るＭＯＳトランジスタとから、単位画素が構成される。図１１は、三画素分の断面図を示している。
そして、このような構成の単位画素が多数（例えばマトリクス状に）配置されることにより、撮像領域が構成される。
なお、撮像領域の周囲には、図示しないが、固体撮像素子を駆動するための回路等の周辺回路部や、外部の配線と接続されるパッドが設けられる領域等が設けられる。
【０１０７】
シリコン層５２の表面側（図中下側）には、絶縁層５３内にＭＯＳトランジスタのゲート電極５４と多層の配線層５５とが形成され、配線部を構成している。
そして、配線部を構成する絶縁層５３は、比較的厚い支持基板６１に接着されている。
【０１０８】
一方、シリコン層５２の裏面側（図中上側）には、シリコン酸化膜５６を介して、平坦化膜５７が形成されている。そして、この平坦化膜５７の上に、単位画素毎に、カラーフィルタ５８とオンチップレンズ５９が形成されている。
【０１０９】
このように固体撮像素子５１が構成されていることにより、基板の裏面側から、オンチップレンズ５９を通じて光電変換領域６０に光が照射される。即ち、この固体撮像素子５１は、裏面照射型構造となっている。
裏面照射型構造となっていることにより、光を広く光電変換領域６０に入射させることができるため、感度を高くすることができる。
【０１１０】
本実施の形態では、特に、光電変換領域６０が形成されているシリコン層５２の裏面側の界面近傍に、波長変換層６２が形成されている。
そして、この波長変換層６２を、波長の短い光を吸収して、波長の長い光を発光する性質を有するシリコン材料により構成する。これにより、可視光の短波長領域に対する感度を向上することができる。このような性質を有するシリコン材料としては、前述した歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子を用いることができる。
このようなシリコン材料は、例えば３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの入射光に対して強い吸収を有し、粒子等のサイズに依存した５００ｎｍ〜７００ｎｍの発光をする。この長波長領域に変換された光は、光電変換領域６０内で吸収される。
従って、波長変換層６２を設けたことにより、従来は感度の低かった３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの入射光からも充分な信号電荷を得ることができ、可視光の短波長領域の感度を向上することができる。
【０１１１】
なお、波長変換層６２は、全ての画素に形成する必要はなく、感度を向上させたい画素、例えば青色領域の画素のみに形成することも有効である。
【０１１２】
本実施の形態の固体撮像素子５１は、例えば次のようにして、製造することができる。
図１２Ａに示すように、シリコン基板７１上にシリコン酸化膜７２を介してシリコン層（単結晶シリコン層）７３が形成されて成る、ＳＯＩ基板７０を用意する。
まず、図１２Ｂに示すように、ＳＯＩ基板７０のシリコン層７３に、光電変換領域６０を形成する。なお、このシリコン層７３は、図１１のシリコン層５２となるものである。
次に、図１２Ｃに示すように、シリコン層７３の表面側に、絶縁層５３内にゲート電極５４及び多層の配線層５５が形成された配線部を形成する。
【０１１３】
続いて、配線部が形成されたＳＯＩ基板７０に対して、配線部（５３，５４，５５）側に支持基板６１を接着する。このとき、配線部の絶縁層５３と支持基板６１とを接着するために、図示しない接着層を介して接着を行う。
次に、ＳＯＩ基板７０の上下を反転させて、図１２Ｄに示すように、支持基板６１が下側にある状態にする。
【０１１４】
続いて、ＳＯＩ基板７０の裏面側、即ち配線部が形成された側とは反対側を薄くする。例えば、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）法等の研摩によって、ＳＯＩ基板７０の裏面側のシリコン基板７１をある程度まで薄くする。
次に、エッチング液を用いて、残ったシリコン基板７１に対してウエットエッチングを行うことにより、図１３Ｅに示すように、シリコン基板７１を完全に除去する。このとき、シリコン層７３の上にシリコン酸化膜７２が残り、このシリコン酸化膜７２が図１１に示したシリコン酸化膜５６となる。
【０１１５】
続いて、図１３Ｆに示すように、シリコン酸化膜５６を通じて、光電変換領域６０が形成された部分の、シリコン層５２の裏面側の界面近傍（界面から１００ｎｍ以内）に、歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層６２を形成する。
波長変換層６２は、不活性イオン（Ａｒ，Ｎｅ等）や活性イオン（Ｐ，Ｂ，Ｓｉ等）を用いて、シリコン層７１へイオンインプランテーションを行うことにより、形成することができる。
このとき、使用するイオンの種類に対応して、適切な加速電圧とドーズ量とを選定することにより、波長変換層６２として、表面近傍に１ｎｍ〜１０ｎｍの厚さのシリコン発光層を形成することができる。例えば、加速電圧を１５ｋｅＶとし、通常の半導体領域をイオンインプランテーションで形成する場合と比較してドーズ量を１０１５／ｃｍ２と多くする。
【０１１６】
歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子は、その粒子等のサイズに依存したバンドギャップの変化を示し、サイズにより吸収領域や発光領域が変化する。
そのため、イオンインプランテーションの条件を変更すれば、容易に感度を上げたい波長領域を変更することができる。
【０１１７】
続いて、例えば５００℃・３０分で、高温熱処理工程を行うことにより、波長変換層６２を結晶化させて安定化させる。
【０１１８】
その後は、シリコン酸化膜５６の上に平坦化膜５７を形成し、その上にカラーフィルタ５８、オンチップレンズ５９を形成する。
このようにして、図１１に示した構成の固体撮像素子５１を製造することができる。
【０１１９】
上述の本実施の形態の固体撮像素子５１の構成によれば、光電変換領域６０が形成された部分のシリコン層５２の裏面側の界面近傍に波長変換層６２が設けられていることにより、分光感度の低い、可視光の短波長領域の入射光を、波長変換層６２により（分光感度の高い）長い波長に変換することができる。
これにより、可視光の短波長領域の入射光を充分に光電変換領域６０に吸収させることができるため、可視光の短波長領域の入射光に対する感度を向上することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態の固体撮像素子５１の構成によれば、波長変換層６２が、歪みシリコン層又はナノスケールのシリコン粒子から形成されていて、シリコンにより形成されていることから、高価な材料を用いる必要がなく、またシリコン層５２に対する不純物（金属元素等）を含まないように形成することが可能である。
これにより、短波長領域に対しても高い感度を有する固体撮像素子５１を、比較的安価に製造することが可能である。また、不純物による影響を回避することができるため、特性が良好で信頼性の高い固体撮像素子５１を実現することができ、良好な特性を有する固体撮像素子５１を歩留まり良く製造することが可能になる。
【０１２１】
そして、本実施の形態の固体撮像素子５１の構成により、画素が微細化されても、充分な感度を得ることが可能になる。
従って、画素の微細化を図り、多画素化や小型化を図ることが可能になる。
【０１２２】
次に、第２の本発明の他の実施の形態として、固体撮像素子の概略構成図（断面図）を図１４に示す。
本実施の形態の固体撮像素子８１においては、各単位画素のｎ型の光電変換領域６０の上部に、ｐ型（ｐ＋）の正電荷蓄積領域６３を設けており、この正電荷蓄積領域６３とシリコン層５２の裏面側の界面との間に、シリコンから成る波長変換層６２を設けている。
その他の構成は、図１１に示した実施の形態の固体撮像素子５１と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１２３】
本実施の形態の固体撮像素子８１は、例えば次のようにして製造することができる。
図１５に示すように、図１２Ａに示した構成のＳＯＩ基板７０のシリコン層７３（５２）に、ｎ型の光電変換領域６０と、ｐ型の正電荷蓄積領域６３とを、それぞれ形成する。各領域６０，６３を形成する順序は、どちらが先でも構わない。
その後は、図１２Ｃ〜図１３Ｇに示した先の実施の形態の製造工程と同様にして、固体撮像素子８１を製造することができる。
ただし、波長変換層６２は、正電荷蓄積領域６３よりも、シリコン層５２の裏面側の界面に近い、浅い場所に形成する。
【０１２４】
本実施の形態の固体撮像素子８１では、光電変換領域６０の上部に正電荷蓄積領域６３を設けたことにより、シリコン層５２の表面近傍の界面準位等に起因する暗電流を抑制することができる。
そして、このように正電荷蓄積領域６３を設けた構成においても、本発明を適用して、波長変換層６２を設けることができる。
【０１２５】
次に、第２の本発明のさらに他の実施の形態として、固体撮像素子の概略構成図（断面図）を図１６に示す。
本実施の形態の固体撮像素子８２は、図１６に示すように、各単位画素の波長変換層６２の周囲に遮光層６４を設けた構成である。
遮光層６４の材料には、波長変換層６２から発生する光の波長及びその近傍の波長の光に対して、吸収又は反射する性質の材料を用いる。これにより、波長変換層６２から発生する光が隣接する画素に入射しないようにすることができる。
その他の構成は、図１１に示した実施の形態の固体撮像素子５１と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１２６】
本実施の形態の固体撮像素子８２は、例えば次のようにして製造することができる。
まず、先の実施の形態の図１２Ａ〜図１３Ｅに示した製造工程と同様の製造工程を行う。
次に、光電変換領域６０の周囲のシリコン層５２に、ドライエッチングで溝を形成する。
続いて、この溝内に、遮光層６４の材料を埋め込む。これにより、図１７Ａに示すように、各単位画素の光電変換領域６０の周囲のシリコン層５２内に、遮光層６４が形成される。
次に、図１７Ｂに示すように、シリコン酸化膜５６を通じて、光電変換領域６０が形成された部分の、シリコン層５２の裏面側の界面近傍（界面から１００ｎｍ以内）に、歪みシリコン層やナノスケールのシリコン粒子から成る波長変換層６２を形成する。
その他の工程は、図１１に示した先の実施の形態の固体撮像素子５１の製造工程と同様であるので、説明を省略する。
【０１２７】
上述の本実施の形態の固体撮像素子８２の構成によれば、先の実施の形態と同様に、光電変換領域６０が形成された部分のシリコン層５２の裏面側の界面近傍に波長変換層６２が設けられていることにより、可視光の短波長領域の入射光に対する感度を向上することができる。
また、短波長領域に対しても高い感度を有する固体撮像素子８２を、比較的安価に製造することが可能である。また、不純物による影響を回避することができるため、特性が良好で信頼性の高い固体撮像素子８２を実現することができ、良好な特性を有する固体撮像素子８２を歩留まり良く製造することが可能になる。
【０１２８】
そして、本実施の形態の固体撮像素子８２の構成により、画素が微細化されても、充分な感度を得ることが可能になる。
従って、画素の微細化を図り、多画素化や小型化を図ることが可能になる。
【０１２９】
さらに、本実施の形態の固体撮像素子８２の構成によれば、遮光層６４が波長変換層６２の周囲に形成されていることにより、波長変換層６２により発生した光が、隣接する他の画素の光電変換領域６０に入射することを防ぐことができる。
【０１３０】
なお、上述した各実施の形態においては、シリコン基板７１上にシリコン酸化膜７２を介してシリコン層（単結晶シリコン層）７３が形成されたＳＯＩ基板７０を用いて固体撮像素子を作製していたが、単層のシリコン基板から固体撮像素子を作製することも可能である。
単層のシリコン基板から作製する場合には、必要に応じて、例えば、シリコン基板の裏面側を薄くする工程や、シリコン基板の裏面側の界面にシリコン酸化膜を形成する工程を行う。
【０１３１】
また、上述の各実施の形態では、いずれも、本発明をＭＯＳ型の固体撮像素子に適用したが、裏面照射型構造の固体撮像素子であれば、その他の構成の固体撮像素子にも本発明を適用することが可能である。
【０１３２】
ところで、上述した第２の本発明の固体撮像素子を製造する際にも、第１の本発明の固体撮像素子を製造する際と同様に、波長変換層としてナノスケールのシリコン層や歪んだシリコン層をイオン注入によって形成するが、このとき、ＳｉＯ２／Ｓｉの界面付近にダングリングボンドが形成されることがある。
このように、界面にダングリングボンドが形成されると、入射光で励起された電子（波長変換層及びその近傍で生成された電子）が界面準位にトラップされて非発光再結合を生じてしまい、波長変換層で充分な発光効率を得られなくなるおそれがある。そして、この場合、波長変換層を形成することで本来得られるはずである、光電変換領域での変換効率向上を充分に達成できなくなるため、波長変換層による感度を向上する効果が充分に得られなくなる。
【０１３３】
そこで、シリコン層の界面付近に生じたダングリングボンドを終端化させて、界面準位を低減させるようにする。
そして、好ましくは、終端化処理工程として、水素アニール処理もしくはシアン処理を行う。
これら水素アニール処理及びシアン処理の他にも、例えばフッ素を用いても終端化処理が可能であるが、フッ素は危険性が大きく取り扱いが難しいという欠点がある。
【０１３４】
終端化処理の処理方法としては、前述した以下の方法が挙げられる。
（１）水素雰囲気中にて、水素アニール処理を行う。
（２）シアン（ＣＮ）を含む雰囲気中にて、シアン処理を行う。
（３）シアン（ＣＮ）を含む雰囲気中にてＣＮプラズマを発生させて、シアン処理を行う。
（４）シアンを含有する溶液に浸して、シアン処理を行う。
（５）シアンを含有する溶液を、表面に塗布又は滴下して、シアン処理を行う。
（６）炭素Ｃと窒素Ｎとを含んだイオンを注入して、シアン処理を行う。
【０１３５】
これらの方法等により、水素アニール処理又はシアン処理を行うことにより、波長変換層が形成されたシリコン層に対して、ダングリングボンドを、Ｓｉ−Ｈ結合又はＳｉ−ＣＮ結合によって終端化させることができる。
これにより、シリコン層の表面付近の界面準位を低減することができるため、波長変換層において短波長で励起された電子が非発光再結合する確率を低減して、波長変換された（長波長の）光の発光効率を向上させることができ、可視光の短波長領域に対する感度をさらに向上させることが可能になる。
【０１３６】
そして、図１１、図１４、図１６にそれぞれ示した、第２の本発明の固体撮像素子の各実施の形態を製造する際においても、波長変換層６２を形成した後に、終端化処理工程を行うことにより、シリコン層７１の界面付近に生じたダングリングボンドを終端化させて、界面準位を低減させることができる。
【０１３７】
ここで、図１１に示した固体撮像素子５１を製造する場合の終端化処理工程を、図１３及び図１８〜図１９を参照して説明する。
この場合、図１３Ｆの波長変換層６２を形成する工程と、図１３Ｇの平坦化膜５７・カラーフィルタ５８・オンチップレンズ５９を形成する工程との間に、終端化処理工程を組み込む。
また、波長変換層６２を結晶化させて安定化させる高温熱処理工程を行う場合には、高温熱処理工程の後に、終端化処理工程を行う。
【０１３８】
図１３Ｆと図１３Ｇとの間に組み込む終端化処理工程の各形態を、図１８Ａ〜図１９Ｅにそれぞれ示す。
【０１３９】
図１８Ａに示す工程は、水素アニール処理を行う場合である。
水素雰囲気中に基板を設置することにより、図１８Ａに示すように、波長変換層６２が形成されたシリコン層５２に対して、水素（Ｈ２）雰囲気１０１から、シリコン酸化膜５６を通じて、水素を供給する。
これにより、ダングリングボンドをＳｉ−Ｈ結合によって終端させることができる。
【０１４０】
図１８Ｂに示す工程は、ＣＮプラズマを用いてシアン処理を行う場合である。
シアン（ＣＮ）を含むガス雰囲気中でＣＮプラズマを発生させることにより、図１８Ｂに示すように、波長変換層６２が形成されたシリコン層５２に対して、ＣＮプラズマ１０２によってシアン処理を行う。
このとき、基板を加熱処理してもよい。
シアン処理の条件は、例えば、基板温度を６０〜３００℃、圧力を１．３３〜６６５Ｐａの範囲とする。
【０１４１】
図１８Ｃに示す工程は、シアンを含有する溶液に浸してシアン処理を行う場合である。
図１８Ｃに示すように、基板全体を、シアンを含有する溶液（シアン溶液）１０３に浸すことにより、波長変換層６２が形成されたシリコン層５２に対してシアン処理を行う。
シアン溶液としては、例えばＨＣＮ溶液、又はクラウンエーテルを含むシアン溶液を用いることができる。
特に、クラウンエーテルを含むシアン溶液を用いると、クラウンエーテルがシアン溶液のカチオン（カリウムイオン等）と錯体を形成するため、シリコン層５２・シリコン酸化膜５６等にカチオンが残ってしまうことを抑制する効果がある。
シアン処理の条件としては、例えば、シアン溶液１０３の液温を室温〜１００℃、処理時間を１０秒〜３０分の範囲とする。
【０１４２】
図１９Ｄに示す工程は、シアンを含有する溶液を塗布又は滴下してシアン処理を行う場合である。
基板を回転させながら、図１９Ｄに示すように、シアンを含有する溶液（シアン溶液）１０３を、基板表面に対して、流し込んで塗布する、又は滴下する。これにより、波長変換層６２が形成されたシリコン層５２に対してシアン処理を行うことができる。
この場合も、シアン溶液としては、例えばＨＣＮ溶液、又はクラウンエーテルを含むシアン溶液を用いることができる。また特に、クラウンエーテルを含むシアン溶液を用いると、シアン溶液のカチオン（カリウムイオン等）が残ってしまうことを抑制する効果がある。
シアン処理の条件としては、基板表面にシアン溶液１０３を流し込む場合は、例えば、基板の回転を５０ｒｐｍ、時間を１０秒〜３０分の範囲内とする。基板表面にシアン溶液１０３を滴下する場合には、例えば、時間を１０分とする。
【０１４３】
図１９Ｅに示す工程は、炭素Ｃと窒素Ｎとを含むイオンを注入することによりシアン処理を行う場合である。
図１９Ｅに示すように、マスク１１０を用いて、波長変換層６２が形成された部分のシリコン層５２に対して、炭素Ｃと窒素Ｎとを含むイオン１０４を注入して、シアン処理を行う。
この場合、炭素Ｃと窒素Ｎとは、同時にイオン注入してもよく、またいずれか一方を先にして順次注入してもよい。
【０１４４】
また、図１６に示した固体撮像素子８２を製造する際には、波長変換層６２の形成後の終端化処理工程だけでなく、遮光層６４を形成する前にもシリコン層５２に対して終端化処理を行うことが可能である。このように遮光層６４を形成する前にシリコン層５２に対して終端化処理を行うことにより、シリコン層５２に溝を形成した際に溝の壁面付近に生じたダングリングボンドが終端化されるため、ダングリングボンドに起因する暗電流の発生を抑制することができる。
【０１４５】
上述したように、シリコン層５２に対して終端化処理を合計２回行う場合の製造工程を、図２０Ａ〜図２０Ｃに示す。
まず、図１２Ａ〜図１３Ｅに示した製造工程と同様の製造工程を行う。
次に、図２０Ａに示すように、光電変換領域６０の周囲のシリコン層５２に、ドライエッチングで溝５２Ａを形成する。
次に、図２０Ｂに示すように、溝５２Ａを形成したシリコン層５２に対して、終端化処理を行う。図２０Ｂでは、終端化処理として、例えば、シアンを含有する溶液（シアン溶液）１０３を流し込む、又は滴下してシアン処理を行う場合を示している。より好ましくは、クラウンエーテルを含むシアン溶液１０３を用いる。
この場合の条件も、例えば、図１９Ｄで説明したと同様に、基板表面にシアン溶液１０３を流し込む場合は、例えば、基板の回転を５０ｒｐｍ、時間を１０秒〜３０分の範囲内とする。基板表面にシアン溶液１０３を滴下する場合には、例えば、時間を１０分とする。
なお、その他の終端化処理方法を採用してもよい。
次に、図２０Ｃに示すように、シリコン層５２の溝内に遮光層６４の材料を埋め込む。この図２０Ｃに示す状態は、図１７Ａに示した状態と同じである。
続いて、図１７Ｂに示したように、波長変換層６２を形成する。
その後、図１８Ａ〜図１９Ｅに示したと同様に、波長変換層６２が形成されたシリコン層５２に対して、終端化処理を行う。
さらに、平坦化膜５７・カラーフィルタ５８・オンチップレンズ５９を形成して、図１６に示す固体撮像素子８２を製造することができる。
【０１４６】
なお、第１の本発明の固体撮像素子又は第２の本発明の固体撮像素子を製造する際に、シリコン層の界面付近のダングリングボンドに対する終端化処理工程を行う場合において、終端化処理として、水素アニール処理とシアン処理とを併用することも可能である。
これにより、例えば一方の処理のみでは充分に終端化させられない場合でも、完全に終端化させることが可能になる。
【０１４７】
また、必要に応じて、シリコン層上のＳｉＯ２層を薄くする工程を行ってから、終端化のための水素アニール処理又はシアン処理を行うようにしてもよい。特に、ＳｉＯ２層が厚く形成されていて、水素アニール処理やシアン処理の効果が得られにくい場合には、有効である。
【０１４８】
なお、波長変換層を形成する画素を、特定の色の画素のみとする場合には、終端化処理を行う箇所を、その特定の色の画素の部分のみとしても構わない。
【０１４９】
また、波長変換層を形成する画素を、特定の色の画素のみとする場合には、例えば、波長変換層を形成するイオン注入のマスクや、ＣやＮを含むイオンをイオン注入する際のマスクを、その色のカラーフィルタを形成するマスクと共用して、マスクの枚数を減らすことも可能である。
【０１５０】
さらにまた、第２の本発明の固体撮像素子、即ち裏面照射型構造の固体撮像素子を製造する場合には、受光センサ部が形成されたシリコン層の、波長変換層が形成される側（裏面側）とは反対側の面（配線層が形成された表面側）に対しても、終端化処理を行ってもよい。その場合、配線層を形成する前に、シリコン層に対して終端化処理を行う。
【０１５１】
本発明の撮像装置は、本発明の固体撮像素子と、撮像対象からの光を固体撮像素子に導く手段（光学系）と、固体撮像素子を駆動する手段とを少なくとも備えて構成する。また、装置の外部ではなく装置内部で信号処理を行う場合には、固体撮像素子により得られる信号を処理する手段（信号処理手段）も備える。
【０１５２】
そして、上述した各実施の形態の固体撮像素子を用いて、静止画や動画等の画像の撮像を行う撮像装置（カメラ）を構成することができる。
【０１５３】
具体的には、例えば、本発明の撮像装置の一実施の形態として、撮像装置の概略構成図（ブロック図）を図２１に示すように、上述した各実施の形態の固体撮像素子４２と、撮像対象からの光を固体撮像素子４２に導く手段（光学系）としてレンズ４１等と、固体撮像素子４２を駆動する駆動回路４３と、固体撮像素子４２により得られる信号を信号処理する手段として信号処理回路４４とを備えて、撮像装置４０を構成する。
【０１５４】
前述したように、本発明の固体撮像素子は、光電変換領域の表面近傍にシリコンから成る波長変換層を設けたことにより、可視光の短波長成分の感度を向上することができる。
そして、本発明の撮像装置は、本発明の固体撮像素子を備えて構成されていることにより、可視光の短波長成分に対する感度が他の波長成分に対する感度と同様に高くなり、良好な色再現性を有する。
【０１５５】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の固体撮像素子の構成を説明する概略断面図である。
【図２】本発明の固体撮像素子の他の構成を説明する概略断面図である。
【図３】第１の本発明の固体撮像素子の一実施の形態の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａにおける断面図である。
【図５】第１の本発明の固体撮像素子の他の実施の形態の概略構成図（一画素の断面図）である。
【図６】第１の本発明の固体撮像素子のさらに他の実施の形態の概略構成図（一画素の断面図）である。
【図７】第１の本発明の固体撮像素子の別の実施の形態の概略構成図（一画素の断面図）である。
【図８】第１の本発明の固体撮像素子のさらに別の実施の形態の概略構成図（一画素の断面図）である。
【図９】Ａ〜Ｃ  図４の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図１０】Ａ〜Ｅ  図１の固体撮像素子の製造工程における終端化処理工程の各形態を示す工程図である。
【図１１】第２の本発明の固体撮像素子の一実施の形態の概略構成図（断面図）である。
【図１２】Ａ〜Ｄ  図１１の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図１３】Ｅ〜Ｇ  図１１の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図１４】第２の本発明の固体撮像素子の他の実施の形態の概略構成図（断面図）である。
【図１５】図１４の固体撮像素子の製造工程の一工程を示す工程図である。
【図１６】第２の本発明の固体撮像素子のさらに他の実施の形態の概略構成図（断面図）である。
【図１７】Ａ、Ｂ  図１６の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図１８】Ａ〜Ｃ  図１１の固体撮像素子の製造工程における終端化処理工程の各形態を示す工程図である。
【図１９】Ｄ、Ｅ  図１１の固体撮像素子の製造工程における終端化処理工程の各形態を示す工程図である。
【図２０】Ａ〜Ｃ  終端化処理を２回行う場合の図１６の固体撮像素子の製造工程を示す工程図である。
【図２１】本発明の撮像装置の実施の形態の概略構成図（ブロック図）である。
【符号の説明】
【０１５７】
１  シリコン基板、２  光電変換領域、３，１８  波長変換層、４  遮光層、５  転送チャネル領域、６  チャネルストップ領域、７  転送電極、８  遮光膜、１１  撮像領域、１２  受光センサ部、１３  垂直転送レジスタ、１４  水平転送レジスタ、１７  シリコン層、１９  正電荷蓄積領域、２１  層内レンズ、２２  カラーフィルタ、２３  オンチップレンズ、４０  撮像装置、４１  レンズ、４２  固体撮像素子、４３  駆動回路、４４  信号処理回路、５１，８１，８２  固体撮像素子、５２，７３  シリコン層、５３  絶縁層、５４  ゲート電極、５５  配線層、５６，７２  シリコン酸化膜、５７  平坦化膜、５８  カラーフィルタ、５９  オンチップレンズ、６０  光電変換領域、６１  支持基板、６２  波長変換層、６３  正電荷蓄積領域、６４  遮光層、７０  ＳＯＩ基板、７１  シリコン基板
【図１】
2006245535.tif 000003
【図２】
2006245535.tif 000004
【図３】
2006245535.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006245535.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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